Fundamentos Esenciales de Electricidad y Electrónica: Conceptos Clave y Aplicaciones
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Conceptos Fundamentales de Electricidad y Electrónica
La Corriente Eléctrica
La corriente eléctrica es el movimiento de los electrones a través de un conductor.
Magnitudes Eléctricas Fundamentales
Voltaje (V)
También conocido como tensión o diferencia de potencial, es la energía que impulsa a los electrones a circular por el circuito. Se mide en voltios (V).
Intensidad (I)
Es la cantidad de carga eléctrica que pasa por el conductor en un segundo. Se mide en amperios (A).
Resistencia (R)
Es la oposición que presentan los conductores al paso de la corriente eléctrica. Se mide en ohmios (Ω).
La Ley de Ohm
La Ley de Ohm, postulada por el físico alemán Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica. Está estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico.
Su fórmula es: V = R · I
Componentes de un Circuito Eléctrico
Generadores
Son los dispositivos que producen energía eléctrica. Hay tres tipos principales de generadores:
- Pilas: Fuentes de energía eléctrica ligeras y muy útiles. Su principal inconveniente es que se agotan y, a diferencia de las baterías, no son recargables.
- Baterías: Acumuladores de energía eléctrica que pueden ser recargados.
- Dinamos: Generadores que transforman energía mecánica en eléctrica mediante rotación.
Receptores
Transforman la energía eléctrica en otras formas de energía.
- Lámparas o Bombillas: Convierten la energía eléctrica en energía luminosa y calorífica.
- Motores: Transforman la energía eléctrica en movimiento (energía mecánica).
Elementos de Protección y Control
Fusibles
Son elementos de seguridad que protegen a los aparatos cuando hay subidas inesperadas de tensión. Su funcionamiento es muy sencillo: se funden y abren el circuito si la corriente excede un límite seguro.
Interruptores
Sirven para cerrar o abrir manualmente un circuito eléctrico, controlando el flujo de corriente.
Pulsadores
Son elementos que, al ser pulsados, cierran momentáneamente el circuito, poniéndolo en funcionamiento. Al soltarlos, el circuito se abre de nuevo.
Conmutadores
Son muy útiles en ocasiones, ya que permiten abrir un circuito al mismo tiempo que cierran otro, o viceversa, dirigiendo la corriente por diferentes caminos.
Tipos de Conexiones en Circuitos
Conexión en Serie
Los receptores se conectan uno a continuación de otro, formando una única trayectoria para la corriente.
Conexión en Paralelo
Los elementos se disponen de forma que cada uno de ellos está conectado directamente al polo positivo y al negativo de la fuente de energía (pila o batería), creando múltiples trayectorias para la corriente.
La Pila: Principio Básico
Para construir una pila, se necesitan dos metales distintos que actúan como electrodos y un líquido conductor, conocido como electrolito.
Fundamentos del Electromagnetismo
El electromagnetismo es la rama de la física que estudia la relación entre la electricidad y el magnetismo.
Experimento de Oersted
Hans Christian Ørsted demostró que una corriente eléctrica que pasa por un conductor genera un campo magnético, actuando como un imán.
Principio de Faraday
Michael Faraday descubrió que un imán en movimiento, o un campo magnético variable, puede generar una corriente eléctrica en un conductor (inducción electromagnética).
Un generador electromagnético es un dispositivo que transforma la energía mecánica en energía eléctrica, basándose en estos principios.
Efectos de la Energía Eléctrica
La energía eléctrica puede transformarse en diversas formas de energía, lo que la hace extremadamente versátil:
- Energía eléctrica en energía calorífica (efecto Joule).
- Energía eléctrica en energía luminosa (en bombillas, LEDs).
- Energía eléctrica en energía mecánica (en motores).
- Energía eléctrica en energía química (en baterías, electrólisis).
- Energía eléctrica en energía magnética (en electroimanes).
La Potencia Eléctrica
La potencia (P) nos indica la cantidad de energía eléctrica que se consume o se produce en la unidad de tiempo. Se mide en vatios (W) o en kilovatios (kW).
Equivalencia: 1 kW = 1000 W.